64位

我們的CPU從原來的8位，16位，到現在的32位和64位。 

cpu處理計算的時候“數據”和“指令”是不同對待的。 

8位的CPU,一次只能處理一個8位的“數據”或者一個8位的"指令"。比如'00001101'. 
又比如：“+1”這個運算，你要先指示CPU做“+”，完成後再輸入“1”數據給CPU。 
8位的CPU優點是設計簡單，處理速度比較快。 
缺點就是：軟件設計複雜，繁瑣。不利於計算機的發展。 

後來推出了16位的CPU，我們就可以一次處理兩個字節（16位）的數據了，比如“加1”這個命令。“加”是一個指令，佔用8個位，餘下的8位我們可以存放數據“1”了。 

32位的CPU就更加方便了，我們就可以一次處理一個a=a+b這樣的命令了。 

優點：簡化了軟件設計的複雜度 
缺點：硬件設計更加複雜，計算速度下降。 

一般來講32位的CPU對於我們來講是最理性的CPU，對於軟件開發來講足夠了。 

但是2的32次方 = 4294967296bit = 4G左右 
很顯然32位CPU只有4G左右的內存尋址空間，對於一些服務器來講4G的內存的遠遠不夠的了。我們需要更加大的內存尋址空間的話就需要對CPU進升級。64位CPU就這樣誕生了。64位CPU的內存尋址空間是多少你算算看！呵呵。 
2的64次方（理論上）。 

但是現在的AMD和Inter的64位CPU並不是真正意義上的64CPU，只是進行了部分64位的改進，比如64位的內存尋址等。 
要是真的全部都是64位的了，那麼現在市場上的軟件將全部被淘汰不能使用了~呵呵，想像一下會是什麼樣子。 
64位處理器處理的64位指令，不是指這個指令具有64位長，其實是指其操作數最大可達64位。操作數最高可達64位，因此存放操作數的通用寄存器（GPR）也必須是64位的，64位處理器也就有64位的GPR。同樣的道理，目前作爲主流的32位處理器（如Pentium 4，K7）的GPR就是32位的了。GPR是CPU尋址和地址數據存放的地方。64位處理器的GPR提升到了64位，增加程序員可見寄存器數量（這部分增加的寄存器稱之爲“寄存器擴展”），因而可供編程者使用的寄存器空間就更大，處理器的尋址能力和地址數據處理能力就會成倍的提高，性能自然機會更強。換句話來說，當64位處理器與32位處理器在處理同一條指令的時候，64位處理器訪問內存、完成工作時消耗的等待時間就會更短，能處理的數據會比32位處理器能處理的數據多一倍以上，同時，64位處理器能管理的內存容量也會比32位處理器的高出一倍、甚至是兩倍（PowerPC G5能管理8GB容量的內存）。但需要說明的是，這部分寄存器擴展是需要64位操作系統、64位驅動程序以及64位應用程序的配合才能充分發揮其突出的優勢，而目前只有Windows XP 64-Bit Edition、Linux和Mac OS X Panther三個64位操作系統 
目前64位處理器已經擺在了大家面前，再也不是一個概念，雖然它的普及還需要時間，但我們還是有必要對64位處理器作一個瞭解，理解它與32位處理器有什麼不同之處？從而更加清楚64位處理器會帶給我們什麼！ 
　　對CPU有些瞭解的人大概都知道Pentium 3和Pentium 4，瞭解更深的，還會知道是i386處理器在19年前把處理器從16位帶入32位時代。處理器經過了20多年考驗後，在去年從32位躍升到64位，這可不同1GHz到3GHz的頻率提升。如果說頻率的提升是把一條4車道高速公路的時速限制從120公里提升到了360公里的話，那麼從32位到64位的提升就是將這條提升了3倍時速限制的高速公路從4車道拓寬到了8車道，也就是說，這條公路的運力提升了一倍，這可是質的飛躍。

一、改朝換代——32位過度64位之因

　　其實，處理器從32位躍升至64位，除了製造工藝、處理器技術的不斷進步外，也是與業內的兩個巨頭——Intel與AMD之間的競爭白熱化分不開的。關心AMD的人應該知道，AMD的K7處理器Barton、Athlon XP受制於EV6前端總線帶寬和核心工作頻率提升能力不足等問題的困擾，無論是在性能、還是市場上的表現都不及Intel的P4處理器。AMD要想在性能上同Intel繼續競爭，就必須突破目前前端總線帶寬和核心工作頻率給其帶來的限制，而製造工藝的成熟和技術的發展，使得依靠新的處理器架構作爲突破口成爲了AMD的選擇。而在AMD公司推出Athlon 64系列處理器後，Intel也匆匆推出P4 3.2GHz Extreme Edition與之對抗，在此幾個月後，著名的蘋果電腦推出了它的64位處理器PowerPC G5（PowerPC 970）。

二、理解64位，就理解了64位處理器

　　要理解64位處理器，就要明白64bit的意義。首先，我們來看看一個很重要的概念：操作數和指令。“操作數”指的就是等待CPU處理的數據，同時也指這些等待處理的數據所在的內存地址。而指令，就是指CPU通常所處理的指令。我們要說的64位處理器處理的64位指令，不是指這個指令具有64位長，其實是指其操作數最大可達64位。有因必有果，佛家的玄機也能用在理解這個高科技的處理器上。操作數最高可達64位，因此存放操作數的通用寄存器（GPR）也必須是64位的，64位處理器也就有64位的GPR。同樣的道理，目前作爲主流的32位處理器（如Pentium 4，K7）的GPR就是32位的了。



圖1，AMD Athlon 64的測試信息顯示支持X86-64

　　GPR是CPU尋址和地址數據存放的地方。64位處理器的GPR提升到了64位，增加程序員可見寄存器數量（這部分增加的寄存器稱之爲“寄存器擴展”），因而可供編程者使用的寄存器空間就更大，處理器的尋址能力和地址數據處理能力就會成倍的提高，性能自然機會更強。換句話來說，當64位處理器與32位處理器在處理同一條指令的時候，64位處理器訪問內存、完成工作時消耗的等待時間就會更短，能處理的數據會比32位處理器能處理的數據多一倍以上，同時，64位處理器能管理的內存容量也會比32位處理器的高出一倍、甚至是兩倍（PowerPC G5能管理8GB容量的內存）。但需要說明的是，這部分寄存器擴展是需要64位操作系統、64位驅動程序以及64位應用程序的配合才能充分發揮其突出的優勢，而目前只有Windows XP 64-Bit Edition、Linux和Mac OS X Panther三個64位操作系統，nVIDIA和一些應用程序公司也只是象徵式的推出了幾個64位的驅動程序和軟件，平臺支持顯得很是可憐。


圖2，X86-64的寄存器擴展

三、我們的觀點

　　說到這裏，大家肯定意識到，象64位處理器這樣的處理能力，目前對於桌面用戶來說是沒有直接意義上的好處的，畢竟如此高的處理能力和內存容量管理能力沒有那個桌面用戶能用得上。這也是爲什麼64位處理器即使推出了，但還不能取代32位處理器主流地位的原因之一。不過，雖然桌面用戶用不上64位處理器，但從中卻看到了它給我們帶來的，是一個處理器架構體系的改變，更多的技術與革新將會在它的牽動下出現。如AMD Athlon 64處理器內置內存控制器就很好的解決了CPU與內存交換數據時的延遲，以及I/O設備與內存共享前端總線所帶來的“瓶頸”問題。這些都將給電腦日後的發展提供了新的架構基礎，隨着電腦的應用不斷髮展，32位處理器勢必不能滿足人們對所需，在不久的將來64位處理器也會在技術的發展與廠商的推動下開始普及。